毕业论文答辩ppt

研究发现我们所制备的Ge:Mn磁性量子环均匀地低分 散在硅片上，呈漂亮的、高度对称的环形形状。在室 温下具有很强的饱和磁化强度和矫顽力，呈现出很强 铁磁性特征。因此，该磁性Ge:Mn量子环可用于制备 各种电磁器件，如电磁开关和存储器等。
六、致谢
本课题在整个研究过程中得到XXX老师的悉心指导。从 选定论文课题开始，X老师多次询问研究进程，并为我 解答研究过程中遇到的各种疑问，帮助我不断深入了解 整个实验过程及原理。在样品分析和论文写作过程中也 得到马老师的悉心帮助；在实验方面，XXX、XXX两位 老师给了我很大的指导与帮助。
0
100
200
300
400
W ave num ber (cm -1)
500 对称，说明样品已经很好的
图(4) Mn掺杂Ge量子环退火与 结晶。
未退火的拉曼光谱
实验证明，随着衬底温度的升高，峰位向300cm-1处移动，该
拉曼特征峰会越强，结晶性变得越好。在拉曼谱中没有发现
Ge-Mn峰或者Mn-Mn特征峰。
图
了薄膜的晶体结构与表面形貌。
图(2) 在Si衬底上Mn掺杂Ge量子 环的扫描电子显微镜下的照片
四、结果与讨论
右图为退火样品的EMAX 能谱图，能谱图中显示， 样品含有Si，Ge，Mn三 种物质峰值浓度分别为 48%，37.6%和6.4%。这 表明Mn原子有效地掺杂进 Ge量子环，达到峰值浓度 6.4%。由能量谱得到理想 配比 为Ge0.48Si0.38 Mn0.06 。
四、结果与讨论
M (e m u /g )
300 K
0.0004 0.0002
0.0000 -4000 -3000 -2000 -1000 0
-0.0002
(a)
1000 2000 3000 4000
H (g )
图(8)是退火样品(红)与未退火 样品(黑)在室温下的磁滞回线。 这结果表明室温下Gel-xMnx环 出现了较强的铁磁性。磁滞回 线中上升陡峭处表明样品是内
三、制备及研究方法
制备方法如右图所示：
将n-Si衬底清洗干净并用N2吹干备 用
先利用PECVD法在n-Si衬底上沉积 单分散Ge量子环薄膜。 然后在生长好的Ge量子环薄膜上用 磁控溅射法掺杂Mn原子制备稀磁 Gel-xMnx薄膜。 最后将样品在700℃温度下Ar环境 中进行退火处理。
n-Si(100) (a)
-0.0004
在稀磁半导体。样品表明性质
图(8) 退火样品与未退火样品300K时 相似的磁滞回线增大磁性效果
的磁滞回线
显著。
室温铁磁性和其他人报道的Ge:Mn纳米线铁磁性是一致的。 我们相信样品的铁磁性是由于掺杂的Mn原子引起的。
五、全文总结
本文主要介绍了采用PECVD和磁控溅射法相结合制备 稀磁 Gel-xMnx薄膜，系统的研究了退火与未退火条件 下，样品表面形貌变化；测试了样品的微观结构，分 析样品电学特性；运用超导量子干涉仪测量样品的磁 滞回线，表征其磁学性能。
四、结果与讨论
Δ M a g n e tic R e s is ta n c e (k Ω )
180
A
150
B
120
90
60
30
0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
H (O e)

图(7) 量子环的在有无磁场存在时 的磁阻差
如图(7)所示：当磁场强度 H小于0.75Oe时，磁阻ΔR 随着磁场增大直线增大， 然后增长趋势变缓趋向饱 和。在磁场分界处ΔR有很 大改变。未退火样品和退 火样品饱和ΔR不同，分别 趋向125KΩ 和 163 kΩ。说 明Gel-xMnx环样品具有巨大 的磁阻。
四、结果与讨论
右图(a)为退火样品的表面SEM图，
(a)
可以看出所制备的Ge:Mn磁性量子环
均匀地低分散在硅片上，呈漂亮的、
高度对称的环形形状，且各环之间分
布均匀，互相独立。从放大图片(b)可
(b)
以看出量子环的直径约为6um。
放
除量子环以外其它的区域，界面变得
大 的
非常平整，说明扩散退火极好的改变
Mn掺杂的Ge量子环的电磁特性研究
指导教师：XXX
班级：XXXX 学生：XXX 学号：0XXXXX
LOGO
论文的结构和主要内容
第一部分：绪论 第二部分：样品制备技术与表征方法 第三部分：磁控溅射法制备Ge1-XMnX及其特性研究 第四部分：结论
一、稀磁半导体简介
稀磁半导体(DMS)是在半导体中掺杂低浓度的过渡金 属离子而生成的磁性材料。
综合分析目前已有的研究成果发现，对于Gel-xMnx稀磁半导 体的研究大都以Ge纳米线为掺杂对象，而对Ge量子环的掺 杂研究较少。因此，我们选择“Mn掺杂Ge量子环的电磁特 性研究”作为研究课题。
二、研究背景及意义
锗—Ge，位于元素周期表中第4周期第ⅣA族的元素，是 常见的半导体材料之一，单晶Ge具有金刚石结构。由于 具有比Si材料高的电子和空穴迁移率，较小的玻尔半径 及禁带宽度，同时能与Si基半导体工业匹配，其低维结 构具有显著的量子尺寸效应和量子隧穿效应。 这些效应可用于制备工作电流阈值低、高速、低功耗的 光电子器件。所以Ge基稀磁半导体不但居里温度较高、 电子传输性能良好，而且还能与目前广泛应用的Si基半 导体工艺相兼容。
Ge层 n-Si(100)
(b)
Mn/Ge复合层 Ge层
n-Si(100)
图 (1) 样品制备流程
三、制备及研究方法
表征方法：
通过扫描电子显微镜（SEM）观察了其表面形貌变化； 拉曼测试仪，X射线能谱图（EMAX）等表征手段测试了
样品的微观结构； 根据霍尔效应观察掺杂浓度、I-V特征曲线和磁阻特性； 利用超导量子干涉仪（SQUID）测量样品的磁性。
二、研究背景及意义
意义：
研究Ge基稀磁半导体不仅丰富磁学和半导体物理理论 体系，促进固体物理学的发展。同时，由于稀磁半导 体具有巨g因子效应、磁光电效应等新的物理效应，并 且有优良的结晶学、电学和光学性质。利用Ge基稀磁 半导体制成的器件具有速度快、体积小、耗能低、非 易失性、多载流子等优点。相信在不久的将来，Ge基 稀磁半导体器件一定能取代现有的半导体器件而成为 信息处理的主角。
它能利用电子的电荷特性和自旋特性，即兼具半导体材 料和磁性材料的双重性，也就是说它将半导体材料的信 息处理与磁性材料的信息存储功能融合在一起。
这类材料制成器件尺寸更小、运算速度更快、功耗更低 、且存在非易失性，在半导体集成电路、磁感应器和自 旋量子计算机等领域蕴涵着巨大的潜在应用前景。
二、研究背景及意义
图(3) 退火样品的X射线能谱图
四、结果与讨论
In te n s ity (a .u .)
3000
298
由图(4)可以看到，在未退火
2500
条件下样品的拉曼特征峰非
2000
1500
常低，拉曼峰值在279cm-1处；
A n n e a lle d
1000
但是退火后，特征峰强增加
279
500
As grown 了一个数量级，线形也变得
背景：
20世纪60年代，人们首次发现铁磁性与半导体性质可以共 存。21世纪初，Park等人发现了Mn掺杂Ge基稀磁半导体材 料的铁磁性之后，Ⅳ族基稀磁半导体材料吸了引人们的注意 力。随后，赵玉军等人使用全电子密度泛函(FLAPW)从理 论上得到高达400K的居里温度，Gel-xMnx稀磁半导体便成 为研究热点。
在此我特别向XXX和XXX、XXX三位老师致以诚挚的 谢意。同时向所有给予我帮助的其他老师致以衷心的感 谢。
谢谢大家！
四、结果与讨论
从图(5)中可以看出：两个样品都
I (m A )
6 5
A B
具有高质量的I-V特性，开启电压
4
很小(0.25V)，在电压0-5V的范围
3 2
内, 电流随电压的增加呈类指数形
1
式递增，且退火样品的增幅明显大
0
-6
-4
-2
0
-1
2
4
6
Voltage (V)
于未退火样品
；当在V<0时，反向
漏电流几乎为零，并随反向偏压的
图(5) 退火样品(A)与未退火样 漏电流也很小。此时两个样品的I-
品(B)的I-V特性曲线
V曲线几乎完全相同。
四、结果与讨论
Δ V /V
6
5
A
B
4
3
2
1
0
-2
-1
0
-1
1
2
3H (G )
-2
图(6) 量子环的在有无磁场 存在时的电压差
图(6)显示出在磁场分界处 电压差ΔV随着外部有效增 长而迅速增长。退火样品 (A)的电压差最大为4V，未 退火样品(B)的最大电压差 为3V。相反的，在反向磁 场时，两样品的电压差ΔV 都迅速趋向饱和状态。